Es ermöglicht eine kontinuierliche Großflächenbeschichtung von Bändern ebenso wie von ebenen Blechen oder Platten mit photokatalytisch aktiven Titandioxidschichten. Die Schichten können homogen in Schichtdicken zwischen 30 und 1200 nm aufgetragen werden. Vor allem durch die Herabsetzung der Substrattemperatur auf bis 100 °C sind photokatalytische und superhydrophile Eigenschaften nun auch auf temperatursensitiven Materialien wie Polymerfolien umsetzbar.

Bei Titandioxidschichten (TiO2) ermöglicht der photokatalytische Effekt Antibeschlageigenschaften, Selbstreinigung oder hydrophob/hydrophil strukturierbare Oberflächen. Klassische Herstellungsverfahren solcher Schichten sind thermische CVD- oder Sol-Gel-Prozesse, die beide sehr hohe Substrattemperaturen (> 400 °C) für die Abscheidung bzw. Nachbehandlung der Schichten voraussetzen. Somit ist die Beschichtung temperatursensitiver Materialien mit diesen Methoden ausgeschlossen.

Für die Erzeugung von photokatalytischen Titanoxidschichten mit Dicken > 10 µm bietet das Fraunhofer IWS das Verfahren des thermischen Spritzens an. Durch die Entwicklung spezieller Förder- und Injektionstechnik modifizierten die Forscher des Fraunhofer IWS das atmosphärische Plasmaspritzen (APS) und das Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF) für die Verwendung von Suspensionen. Dabei kommen statt der üblichen Pulverkörnungen (5 - 45 µm) feindisperse und/oder nanoskalige Pulver (50 - 100 nm) in wässriger Lösung zur Anwendung.

Die Änderungen im Werkstoff und im Spritzprozess beeinflussen Mikrostruktur und Eigenschaften der gespritzten Schichten entscheidend. So liegt in den suspensionsgespritzten Schichten ein wesentlich höherer Anteil der photokatalytisch aktiven Phase vor als in den aus konventionellen Pulvern hergestellten Schichten, was ebenso wie die feine Porosität zu verbesserten Schichtaktivitäten führt.

Bei der Herstellung funktionaler Oberflächen spielt die Nanotechnologie eine zentrale Rolle. In Dresden, einem bedeutenden Standort der Nanotechnologie, arbeitet das Fraunhofer IWS mit Firmen und Forschungseinrichtungen im Innovationscluster "nano for production" zusammen, um nanotechnologische Entwicklungen aus dem Stadium der Grundlagenforschung an die Schwelle zur industriellen Einführung zu bringen. So werden im Rahmen des Innovationsclusters wesentliche Elemente der Nanoproduktionstechnik entwickelt, erprobt und für einen weiten Anwenderkreis zugänglich gemacht.

Besuchen Sie uns auf der Hannover-Messe Industrie 2009 vom 20. - 24. April 2009 auf dem Fraunhofer-Gemeinschaftsstand "Oberflächentechnik" in Halle 6, Stand F48. Die Wissenschaftler und Entwicklungsingenieure des Fraunhofer IWS stehen Ihnen für Fragen und Anregungen gern zur Verfügung.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS / IDW.